Reflejo ocular que altera el tamaño de la pupila en respuesta a la intensidad de la luz.
Variación en el tamaño de la pupila en ambientes brillantes (izquierda) y oscuros (derecha). En este caso la pupila tiene 3 mm de diámetro a la izquierda y 9 mm a la derecha.
El reflejo pupilar a la luz ( PLR ) o reflejo fotopupilar es un reflejo que controla el diámetro de la pupila , en respuesta a la intensidad ( luminancia ) de la luz que incide sobre las células ganglionares de la retina en la parte posterior del ojo , ayudando así a en la adaptación de la visión a varios niveles de claridad/oscuridad. Una mayor intensidad de luz hace que la pupila se contraiga ( miosis/miosis ; permitiendo así que entre menos luz), mientras que una intensidad de luz más baja hace que la pupila se dilate ( midriasis , expansión; permitiendo así que entre más luz). Así, el reflejo luminoso pupilar regula la intensidad de la luz que entra al ojo. [1] La luz que incide en un ojo hará que ambas pupilas se contraigan.
La pupila en forma de W de la sepia se dilata cuando se apagan las luces
Terminología
La pupila es la abertura circular oscura en el centro del iris y es por donde la luz entra al ojo. Por analogía con una cámara fotográfica, la pupila equivale a la apertura , mientras que el iris equivale al diafragma . Puede resultar útil considerar el reflejo pupilar como un reflejo del "iris" , ya que el esfínter del iris y los músculos dilatadores son los que se pueden ver respondiendo a la luz ambiental. [2] Mientras que la pupila es la abertura pasiva formada por el iris activo. Reflejo pupilar es sinónimo de respuesta pupilar, que puede ser constricción o dilatación pupilar. El reflejo pupilar está conceptualmente vinculado al lado (izquierdo o derecho) de la pupila que reacciona, y no al lado desde donde se origina la estimulación luminosa. El reflejo pupilar izquierdo se refiere a la respuesta de la pupila izquierda a la luz, independientemente de qué ojo esté expuesto a una fuente de luz. El reflejo pupilar derecho significa la reacción de la pupila derecha, ya sea que la luz se dirija al ojo izquierdo, al derecho o a ambos ojos. Cuando la luz incide solo en un ojo y no en el otro, es normal que ambas pupilas se contraigan simultáneamente. Los términos directo y consensual se refieren al lado de donde proviene la fuente de luz, en relación con el lado de la pupila que reacciona. Un reflejo pupilar directo es la respuesta pupilar a la luz que ingresa al (mismo) ojo ipsilateral. Un reflejo pupilar consensual es la respuesta de una pupila a la luz que ingresa al ojo contralateral (opuesto). Por tanto, existen cuatro tipos de reflejos pupilares a la luz, basados en esta terminología de lateralidad absoluta (izquierda versus derecha) y lateralidad relativa (mismo lado versus lado opuesto, ipsilateral versus contralateral, directo versus consensual):
El reflejo pupilar directo izquierdo es la respuesta de la pupila izquierda a la luz que ingresa al ojo izquierdo, el ojo ipsilateral.
El reflejo pupilar consensual izquierdo es la respuesta indirecta de la pupila izquierda a la luz que ingresa al ojo derecho, el ojo contralateral.
El reflejo pupilar directo derecho es la respuesta de la pupila derecha a la luz que ingresa al ojo derecho, el ojo ipsilateral.
El reflejo pupilar consensual derecho es la respuesta indirecta de la pupila derecha a la luz que ingresa al ojo izquierdo, el ojo contralateral.
Anatomía de la vía neural
La vía neural del reflejo luminoso pupilar en cada lado tiene una rama aferente y dos ramas eferentes. La rama aferente tiene fibras nerviosas que discurren dentro del nervio óptico ( CN II ). Cada rama eferente tiene fibras nerviosas parasimpáticas que viajan a lo largo de la periferia del nervio oculomotor ( CN III ). La rama aferente transporta información sensorial. Anatómicamente, la rama aferente está formada por la retina, el nervio óptico y el núcleo pretectal en el mesencéfalo, a nivel del colículo superior. Las células ganglionares de la retina proyectan fibras a través del nervio óptico hasta el núcleo pretectal ipsilateral. La rama eferente es la salida motora pupilar desde el núcleo pretectal hasta el esfínter pupilar del iris. El núcleo pretectal proyecta fibras nerviosas hacia los núcleos de Edinger-Westphal ipsilateral y contralateral , que también se encuentran en el mesencéfalo. Cada núcleo de Edinger-Westphal da lugar a fibras parasimpáticas preganglionares que salen con el CN III y hacen sinapsis con neuronas parasimpáticas posganglionares en el ganglio ciliar. Las fibras nerviosas posganglionares abandonan el ganglio ciliar para inervar el esfínter pupilar. [3] Cada rama aferente tiene dos ramas eferentes, una ipsilateral y otra contralateral. La rama eferente ipsilateral transmite señales nerviosas para el reflejo luminoso directo de la pupila ipsilateral. La rama eferente contralateral provoca un reflejo luminoso consensual de la pupila contralateral.
El sistema nervioso simpático desempeña un papel en la dilatación de las pupilas en condiciones de poca luz. [4]
Retina: La vía del reflejo pupilar comienza con las células ganglionares de la retina fotosensibles , que transmiten información a través del nervio óptico , cuya porción más periférica y distal es el disco óptico . Algunos axones del nervio óptico se conectan al núcleo pretectal del mesencéfalo superior en lugar de a las células del núcleo geniculado lateral (que se proyectan a la corteza visual primaria ). Estas células ganglionares fotosensibles intrínsecas también se denominan células que contienen melanopsina e influyen en los ritmos circadianos y en el reflejo pupilar a la luz.
Núcleos pretectales: desde los cuerpos celulares neuronales en algunos de los núcleos pretectales, los axones hacen sinapsis (se conectan con) neuronas en el núcleo de Edinger-Westphal . Esas neuronas son las células preganglionares con axones que discurren por los nervios oculomotores hasta los ganglios ciliares.
Núcleos de Edinger-Westphal: axones neuronales parasimpáticos en la sinapsis del nervio oculomotor con las neuronas del ganglio ciliar .
Ganglios ciliares: los nervios ciliares posganglionares cortos abandonan el ganglio ciliar para inervar el músculo del esfínter del iris . [1]
Esquemático
Con referencia al diagrama esquemático de la vía neural, se puede visualizar todo el sistema de reflejo luminoso pupilar con ocho segmentos neurales, numerados del 1 al 8. Los segmentos impares 1, 3, 5 y 7 están a la izquierda. Los segmentos pares 2, 4, 6 y 8 están a la derecha. Los segmentos 1 y 2 incluyen cada uno tanto la retina como el nervio óptico (par craneal n.º 2). Los segmentos 3 y 4 son fibras nerviosas que cruzan desde el núcleo pretectal de un lado hasta el núcleo de Edinger-Westphal del lado contralateral. Los segmentos 5 y 6 son fibras que conectan el núcleo pretectal de un lado con el núcleo de Edinger-Westphal del mismo lado. Los segmentos 3, 4, 5 y 6 están ubicados dentro de una región compacta dentro del mesencéfalo. Cada uno de los segmentos 7 y 8 contiene fibras parasimpáticas que van desde el núcleo de Edinger-Westphal, a través del ganglio ciliar, a lo largo del nervio oculomotor (par craneal n.° 3), hasta el esfínter ciliar, la estructura muscular dentro del iris.
Diagrama esquemático de la vía neural del reflejo luminoso pupilar.
El reflejo luminoso directo izquierdo involucra los segmentos neurales 1, 5 y 7. El segmento 1 es la rama aferente, que incluye la retina y el nervio óptico. Los segmentos 5 y 7 forman la rama eferente.
El reflejo luminoso consensual izquierdo involucra los segmentos neurales 2, 4 y 7. El segmento 2 es la rama aferente. Los segmentos 4 y 7 forman la rama eferente.
El reflejo luminoso directo derecho involucra los segmentos neurales 2, 6 y 8. El segmento 2 es la rama aferente. Los segmentos 6 y 8 forman la rama eferente.
El reflejo luminoso consensual derecho involucra los segmentos neurales 1, 3 y 8. El segmento 1 es la rama aferente. Los segmentos 3 y 8 forman la rama eferente.
El diagrama puede ayudar a localizar la lesión dentro del sistema reflejo pupilar mediante el proceso de eliminación, utilizando los resultados de las pruebas del reflejo luminoso obtenidos mediante examen clínico.
Importancia clínica
Una linterna halógena médica utilizada para observar el reflejo luminoso pupilar.
El reflejo pupilar a la luz proporciona una herramienta de diagnóstico útil para evaluar la integridad de las funciones sensoriales y motoras del ojo. [1] Los médicos de urgencias examinan de forma rutinaria el reflejo pupilar a la luz para evaluar la función del tronco encefálico . El reflejo pupilar anormal se puede encontrar en lesiones del nervio óptico, daños al nervio oculomotor, lesiones del tronco encefálico (incluida la muerte del tronco encefálico ) y fármacos depresores, como los barbitúricos . [5] [6] A continuación se proporcionan ejemplos:
El daño del nervio óptico izquierdo (p. ej., sección del nervio óptico izquierdo, CN II, en algún lugar entre la retina y el quiasma óptico , dañando así la extremidad aferente izquierda y dejando intacto el resto de la vía neural del reflejo luminoso pupilar en ambos lados) tendrá las siguientes consecuencias hallazgos clínicos:
Se pierde el reflejo directo izquierdo. Cuando el ojo izquierdo es estimulado por la luz, ninguna de las pupilas se contrae. Las señales aferentes del ojo izquierdo no pueden pasar a través del nervio óptico izquierdo seccionado para alcanzar la rama eferente intacta de la izquierda.
Se pierde el reflejo consensual correcto. Cuando el ojo izquierdo es estimulado por la luz, las señales aferentes del ojo izquierdo no pueden pasar a través del nervio óptico izquierdo seccionado para alcanzar la rama eferente intacta de la derecha.
El reflejo directo derecho está intacto. El reflejo luminoso directo de la pupila derecha afecta al nervio óptico derecho y al nervio oculomotor derecho, ambos intactos.
El reflejo consensual izquierdo está intacto. El reflejo luminoso consensual de la pupila izquierda afecta al nervio óptico derecho y al nervio oculomotor izquierdo, ambos intactos.
El daño del nervio oculomotor izquierdo (p. ej., por sección del nervio o inflamación/infección), o la compresión de fibras parasimpáticas en la periferia del nervio oculomotor izquierdo por una lesión masiva (p. ej., aneurisma, tumor o hernia cerebral) tendrá los siguientes hallazgos clínicos :
Se pierde el reflejo directo izquierdo. Cuando el ojo izquierdo es estimulado por la luz, la pupila izquierda no se contrae, porque las señales eferentes no pueden pasar desde el mesencéfalo, a través del III par izquierdo, hasta el esfínter pupilar izquierdo.
El reflejo consensual derecho está intacto. Cuando el ojo izquierdo es estimulado por la luz, la pupila derecha se contrae, porque la rama aferente de la izquierda y la rama eferente de la derecha están intactas.
El reflejo directo derecho está intacto. Cuando se ilumina el ojo derecho, la pupila derecha se contrae. El reflejo directo de la pupila derecha no se ve afectado. La rama aferente derecha, CN II derecho, y la rama eferente derecha, CN III derecho, están intactas.
Se pierde el reflejo consensual izquierdo. Cuando el ojo derecho es estimulado por la luz, la pupila izquierda no se contrae de forma consensual. La rama aferente derecha está intacta, pero la rama eferente izquierda, CN III izquierdo, está dañada.
Ejemplo de localización de lesiones
Por ejemplo, en una persona con reflejo directo izquierdo anormal y reflejo consensual derecho anormal (con reflejos consensual izquierdo normal y directo derecho normal), lo que produciría una pupila izquierda de Marcus Gunn , o lo que se llama defecto pupilar aferente izquierdo, mediante un examen físico. La localización de la lesión se puede deducir de la siguiente manera:
El reflejo consensual izquierdo es normal, por lo que los segmentos 2, 4 y 7 son normales. La lesión no se localiza en ninguno de estos segmentos.
El reflejo directo derecho es normal, por lo tanto los segmentos 2, 6 y 8 son normales. Combinados con normales anteriores, los segmentos 2, 4, 6, 7 y 8 son todos normales.
Los segmentos restantes donde se puede ubicar la lesión son los segmentos 1, 3 y 5. Las posibles combinaciones y permutaciones son: (a) solo el segmento 1, (b) solo el segmento 3, (c) solo el segmento 5, (d) combinación de los segmentos 1 y 3, (e) combinación de los segmentos 1 y 5, (f) combinación de los segmentos 3 y 5, y (g) combinación de los segmentos 1, 3 y 5.
Las opciones (b) y (c) se eliminan porque una lesión aislada en el segmento 3 por sí sola o en el segmento 5 por sí sola no puede producir las anomalías del reflejo luminoso en cuestión.
Una sola lesión en cualquier parte del segmento 1, la rama aferente izquierda, que incluye la retina izquierda, el nervio óptico izquierdo y el núcleo pretectal izquierdo, puede producir las anomalías del reflejo luminoso observadas. Ejemplos de patologías del segmento 1 incluyen neuritis óptica izquierda (inflamación o infección del nervio óptico izquierdo), desprendimiento de retina izquierda y un pequeño accidente cerebrovascular aislado que afecta únicamente al núcleo pretectal izquierdo. Por lo tanto, las opciones (a), (d), (e), (f) y (g) son posibles.
Es muy poco probable que se produzca una lesión combinada en los segmentos 3 y 5 como causa del defecto. En teoría, los golpes microscópicamente precisos en el mesencéfalo, que involucran el núcleo pretectal izquierdo, los núcleos bilaterales de Edinger-Westphal y sus fibras interconectadas, podrían producir este resultado. Además, el segmento 4 comparte el mismo espacio anatómico en el mesencéfalo que el segmento 3, por lo que el segmento 4 probablemente se verá afectado si el segmento 3 resulta dañado. En este contexto, es muy poco probable que se conserve el reflejo consensual izquierdo, que requiere un segmento 4 intacto. Por lo tanto, se eliminan las opciones (d), (f) y (g), que incluyen el segmento 3. Las opciones restantes posibles son (a) y (e).
Según el razonamiento anterior, la lesión debe afectar al segmento 1. El daño al segmento 5 puede acompañar a una lesión del segmento 1, pero en este caso es innecesario para producir resultados anormales del reflejo luminoso. La opción (e) implica una lesión combinada de los segmentos 1 y 5. La esclerosis múltiple, que a menudo afecta múltiples sitios neurológicos simultáneamente, podría causar potencialmente esta lesión combinada. Con toda probabilidad, la opción (a) es la respuesta. Las neuroimágenes, como la resonancia magnética, serían útiles para confirmar los hallazgos clínicos.
Influencias cognitivas
La respuesta pupilar a la luz no es puramente reflexiva, sino que está modulada por factores cognitivos, como la atención , la conciencia y la forma en que se interpreta la información visual. Por ejemplo, si se presenta un estímulo brillante en un ojo y un estímulo oscuro en el otro, la percepción se alterna entre los dos ojos (es decir, rivalidad binocular ): a veces se percibe el estímulo oscuro, a veces el estímulo brillante, pero nunca ambos. al mismo tiempo. Utilizando esta técnica, se ha demostrado que la pupila es más pequeña cuando un estímulo brillante domina la conciencia, en comparación con cuando un estímulo oscuro domina la conciencia. [7] [8] Esto muestra que el reflejo luminoso pupilar está modulado por la conciencia visual. De manera similar, se ha demostrado que la pupila se contrae cuando se presta atención encubierta (es decir, sin mirar) a un estímulo brillante, en comparación con un estímulo oscuro, incluso cuando la información visual es idéntica. [9] [10] [11] Además, la magnitud del reflejo pupilar a la luz después de una sonda que distrae está fuertemente correlacionada con el grado en que la sonda capta la atención visual e interfiere con el desempeño de la tarea. [12] Esto muestra que el reflejo de la luz pupilar está modulado por la atención visual y la variación de la atención visual prueba por prueba. Finalmente, una imagen que se percibe subjetivamente como brillante (por ejemplo, una imagen del sol), provoca una constricción pupilar más fuerte que una imagen que se percibe como menos brillante (por ejemplo, una imagen de una escena interior), incluso cuando el brillo objetivo de ambas Las imágenes son iguales. [13] [14] Esto muestra que el reflejo de la luz pupilar está modulado por el brillo subjetivo (en contraposición al objetivo).
modelo matemático
El reflejo de la luz pupilar se modela como una ecuación diferencial de retardo no lineal con base fisiológica que describe los cambios en el diámetro de la pupila en función de la iluminación ambiental: [15]
donde es el diámetro de la pupila medido en milímetros y es la intensidad luminosa que llega a la retina en un tiempo , que se puede describir como : luminancia que llega al ojo en lúmenes/mm 2 veces el área de la pupila en mm 2 . es la latencia pupilar, un retraso de tiempo entre el instante en que el pulso de luz llega a la retina y el inicio de la reacción iridal debido a la transmisión nerviosa, la excitación neuromuscular y los retrasos en la activación. , y son las derivadas de la función, diámetro de pupila y tiempo .
Dado que la velocidad de constricción de la pupila es aproximadamente 3 veces más rápida que la velocidad de (re)dilatación, [16] se deben utilizar diferentes tamaños de paso en la simulación del solucionador numérico:
donde y son respectivamente los tiempos de constricción y dilatación medidos en milisegundos, y son respectivamente los tiempos de simulación actual y anterior (tiempos desde que comenzó la simulación) medidos en milisegundos, es una constante que afecta la velocidad de constricción/dilatación y varía entre los individuos. Cuanto mayor sea el valor, menor será el paso de tiempo utilizado en la simulación y, en consecuencia, menor será la velocidad de constricción/dilatación de la pupila.
Para mejorar el realismo de las simulaciones resultantes, el efecto hippus se puede aproximar agregando pequeñas variaciones aleatorias a la luz ambiental (en el rango de 0,05 a 0,3 Hz). [17]
^ abcd Purves, Dale, George J. Augustine, David Fitzpatrick, William C. Hall, Anthony-Samuel LaMantia, James O. McNamara y Leonard E. White (2008). Neurociencia. 4ª edición . Asociados Sinauer. págs. 290-1. ISBN 978-0-87893-697-7.{{cite book}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ Salón, Charlotte; Chilcott, Robert (2018). "Observando el futuro del reflejo luminoso pupilar en el neurodiagnóstico". Diagnóstico . 8 (1): 19. doi : 10.3390/diagnostics8010019 . PMC 5872002 . PMID 29534018.
^ Kaufman, Paul L.; Levin, Leonard A.; Alm, Albert (2011). Fisiología del ojo de Adler. Ciencias de la Salud Elsevier. pag. 508.ISBN978-0-323-05714-1.
^ Wu, Feipeng, Yin Zhao y Hong Zhang. "Sistema nervioso autónomo ocular: una actualización de la anatomía a las funciones fisiológicas". Visión 6.1 (2022): 6.
^ Belliveau, AP; Somani, AN; Dossani, RH (2019). "Reflejo de luz pupilar". EstadísticasPerlas . Estadísticas de perlas. PMID 30725865.
^ Ciuffreda, KJ; Joshi, NR; Truong, JQ (2017). "Comprensión de los efectos de una lesión cerebral traumática leve sobre el reflejo luminoso pupilar". Conmoción cerebral . 2 (3): CNC36. doi :10.2217/cnc-2016-0029. PMC 6094691 . PMID 30202579.
^ Daños, H. (1937). "Ort und Wesen der Bildhemmung bei Schielenden". Archivo de Graefe para oftalmología clínica y experimental . 138 (1): 149–210. doi :10.1007/BF01854538. S2CID 7110752.
^ Naber M., Frassle, S. Einhaüser W. (2011). "Rivalidad perceptiva: los reflejos revelan la naturaleza gradual de la conciencia visual". MÁS UNO . 6 (6): e2011. Código Bib : 2011PLoSO...620910N. doi : 10.1371/journal.pone.0020910 . PMC 3109001 . PMID 21677786.{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ Binda P.; Pereverzeva M.; Murray SO (2013). "La atención a las superficies brillantes mejora el reflejo luminoso pupilar". Revista de Neurociencia . 33 (5): 2199–2204. doi :10.1523/jneurosci.3440-12.2013. PMC 6619119 . PMID 23365255.
^ Mathôt S., van der Linden, L. Grainger, J. Vitu, F. (2013). "La respuesta pupilar a la luz refleja el foco de atención visual encubierta". MÁS UNO . 8 (10): e78168. doi : 10.1371/journal.pone.0078168 . PMC 3812139 . PMID 24205144.{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ Mathôt S., Dalmaijer E., Grainger J., Van der Stigchel, S. (2014). "La respuesta pupilar a la luz refleja atención exógena e inhibición del retorno". Revista de Visión . 14 (14): e7. doi : 10.1167/14.14.7 . PMID 25761284.{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ Ebitz R.; Pearson J.; Platt M. (2014). "Tamaño de pupila y vigilancia social en macacos rhesus". Fronteras en Neurociencia . 8 (100): 100. doi : 10.3389/fnins.2014.00100 . PMC 4018547 . PMID 24834026.
^ Binda P.; Pereverzeva M.; Murray SO (2013). "Constricciones pupilares a fotografías del sol". Revista de Visión . 13 (6): e8. doi : 10.1167/13.6.8 . PMID 23685391.
^ Laeng B.; Endestad T. (2012). "Las ilusiones brillantes reducen la pupila del ojo". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 109 (6): 2162–2167. Código Bib : 2012PNAS..109.2162L. doi : 10.1073/pnas.1118298109 . PMC 3277565 . PMID 22308422.
^ Pamplona, Vítor F.; Oliveira, Manuel M.; Baranoski, Gladimir VG (1 de agosto de 2009). "Modelos fotorrealistas para el reflejo de la luz de la pupila y la deformación del patrón iridal" (PDF) . Transacciones ACM sobre gráficos . 28 (4): 1–12. doi :10.1145/1559755.1559763. hdl : 10183/15309 . S2CID 5733841.
^ Ellis, CJ (1981). "El reflejo pupilar a la luz en sujetos normales". Revista británica de oftalmología . 65 (11): 754–759. doi :10.1136/bjo.65.11.754. PMC 1039657 . PMID 7326222.
^ Stark, L (agosto de 1963). "Estabilidad, oscilaciones y ruido en el servomecanismo de la pupila humana". Boletín del Instituto de Estudios Médicos y Biológicos, Universidad Nacional Autónoma de México . 21 : 201-22. PMID 14122256.